Галогены в медицине

План

   Введение…………………………………………………………..………….…3

I. Теоретическая часть. Галогены как основа получения веществ моей профессиональной деятельности………………………………………….….….4

1. Галогены: характеристика, химическая  активность…………………………4

2. Сходство и различие галогенов между собой…………………………….…..7

3. Применение галогенов  в практике……………………………………………8  3.1. Использование брома в медицине…………………………………………..9

3.2. Использование йода в медицине……………………………………….…..10

3.3. Использование фтора в медицинской практике…………………….…….12

3.4. Использование хлора в медицине………………………………….………15

    Литература……………………………………………………………………..17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Галогены являются непременной составной частью растительных и животных организмов.

Они активно участвуют в обмене веществ в организме человека, животных и растений. В медицинской практике используются в качестве медикаментов и дезинфицирующих средств.

Вследствие высокой  химической активности галогены в природе встречаются только в виде соединений, главным образом солей галогеноводородных кислот.

Основная их масса  распылена в незначительных концентрациях в земной коре, воде морей и океанов и в живых организмах. Наиболее распространенными из галогенов являются фтор и хлор; бром и йод распространены значительно меньше.

Тема данной исследовательской работы: «Галогены как основа получения веществ для моей профессиональной деятельности» представляет для её авторов интерес и прикладное значение.

Предметом изучения являются галогены.

Целью данной работы – познакомиться с, а также с их соединениями, применяемыми в медицинской практике.

На основе поставленной цели выдвигаются следующие задачи: рассмотреть химические элементы главной подгруппы VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева, изучить их характеристику и химическую активность, сходство и различие их между собой, и, наконец, применение галогенов в медицинской практике (по каждому химическому элементу в отдельности).

В конце работы приведён список используемой литературы.

 

 

 

 

I. Теоретическая часть. Галогены как основа получения веществ моей профессиональной деятельности

1. Галогены: характеристика, химическая активность

ГАЛОГЕНЫ _ (греч. hals, hal[os] соль -+- gennao создавать, производить; синоним галоиды) — химические элементы главной подгруппы VII группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева.

В эту подгруппу входят фтор, хлор, бром, йод, и искусственно полученный астат. Характеристика галогенов представлена в таблице № 1. Галогены активно участвуют в обмене веществ в организме человека, животных и растений. В медицинской практике используются в качестве медикаментов и дезинфицирующих средств.

Вследствие высокой химической активности галогены в природе встречаются только в виде соединений, главным образом солей галогеноводородных кислот. Основная их масса распылена в незначительных концентрациях в земной коре, воде морей и океанов и в живых организмах. Наиболее распространенными из галогенов являются фтор и хлор; бром и йод распространены значительно меньше.

Соединения брома и йода обычно сопровождают соединения хлора; в литосфере и в гидросфере на 200 вес. ч. хлора приходится приблизительно 1 ч. брома и 1/10 ч. йода. В некоторых местах земного шара встречаются значительные скопления минералов, содержащих фтор или хлор,— флюорит, или плавиковый шпат (CaF2), криолит (Na3AlF6), каменная соль (NaCl), сильвинит (KCl-NaCl), карналлит (KCl-MgCl2-6H2O). Значительные количества фтора содержатся в фосфоритах и апатитах.

Хлорид натрия и хлорид магния содержатся в водах соленых озер, морей и океанов. В морской воде в среднем содержится около 3% хлорида натрия. Для брома и йода нехарактерно скопление отдельных минералов; в виде натриевых, магниевых и калиевых солей в очень малых концентрациях они находятся в морской воде, откуда аккумулируются нек-рыми водорослями (йод) и моллюсками (бром).

В довольно значительных концентрациях (10—100 мг/л) соединения йода и брома содержатся в водах скважин в нефтеносных районах. Галогены являются непременной составной частью растительных и животных организмов. В теле человека в среднем содержится 156 мг% хлора и 0,9 мг% фтора; последний находится преимущественно в костях, особенно в зубах (в составе зубной эмали). Анионы   хлора   являются  наиболее важными осмотически активными ионами крови, лимфы, клеточного содержимого, цереброспинальной жидкости. В эритроцитах содержится 190 мг% и в сыворотке крови 370 мг% хлора, гл. обр. в виде хлоридов натрия, калия, кальция. Хлор в виде соляной к-ты в количестве ок. 0,5% содержится в желудочном соке. В норме в теле человека содержится приблизительно 25 мг% йода, половина этого количества накапливается в виде сложного белка — тиреоидина в щитовидной железе. В крови имеются только следы фтора, 8,5—15,5 мг% йода и 0,16 — 1,5 мг% брома.

В чистом виде фтор и хлор газообразны, бром — жидкость, йод и астат— твердые тела (см. табл.). Все галогены в газообразном состоянии образуют двухатомные молекулы. Галогены чрезвычайно активны в химическом отношении; первый элемент этой группы — фтор — самый активный из всех известных элементов. Все они непосредственно соединяются с водородом, образуя галогеноводороды (НГ; Г — атом галогена) — бесцветные газообразные вещества, хорошо растворимые в воде. Водные растворы галогеноводородов представляют собой сильные кислоты. Кислотные свойства галогеноводородов проявляются не только в водных, но и в спиртовых и эфирных растворах. При непосредственном взаимодействии с металлами Г. образуют типичные соли — галогениды (напр., CaF2, NaCl, KBr, KI), многие из к-рых хорошо растворимы в воде. Хлориды, бромиды и йодиды серебра и фторид кальция в воде нерастворимы. При диссоциации в водных растворах галогеноводородные кислоты и их соли образуют отрицательно заряженные одновалентные ионы галогенов.

Активность галогенов по отношению к водороду и металлам возрастает с уменьшением порядкового номера элемента. С кислородом (как и с азотом, углеродом, серой) галогены непосредственно не соединяются, но косвенным путем образуют довольно неустойчивые окислы и кислородные кислоты, в к-рых они обладают переменной положительной валентностью (+1, +3, +5 и +7). Максимальная положительная валентность + 7 характерна для соединений хлора и йода. Активность галогенов по отношению к кислороду возрастает с увеличением порядкового номера. Наиболее важными в практическом отношении являются следующие кислоты: хлорноватистая (НСl), хлорноватая (НСlО₃), хлорная (НСlО₄), бромноватая (НВгО₃), йодноватая (Нl₃), йодная (НIО₄*2Н2О) и их соли. Все они являются сильными окислителями, причем окислительные свойства нарастают с уменьшением валентности галогена. Фтор образует только один окисел (F₂O) его кислородные кислоты неизвестны.

Галогены растворимы в воде и частично реагируют   с   ней   по   уравнению

Г₂ + Н₂О=НГ + НГО.

Взаимодействие   со   щелочами   в холоде протекает по уравнению:

Г2 + 2NaOH=NaГ + NaFO + НГО, а при нагревании:

3 Г2 + 6NaОН=5NaГ + NaГО3 + Н₂О

При этом наряду с галогенидами oбразуются соли кислородных кислот Исключение составляет фтор, к-рый бурно разлагает воду и раствор щелочей с выделением кислорода (и частично озона) и образование HF и фторидов соответственно. В предельных углеводородах галогены легко замещают водород (частично или полостью), при этом один из атомов молекулы Г₂ соединяется с атомом водорода, образуя галогеноводород НГ, а другой соединяется с атомом углерода, например:

С2Н6+Вг2=НВг+С2Н5Вг   (бромистый   этил).

К непредельным углеводородами молекулы галогена присоединяются полностью: С2Н4+Вг2=С2Н4Вг2 (бромистый   этилен).

Галогены легко замещают водород в ароматических соединениях, например С6Н6+Вг2=НВг+С6Н5Вг (бромбензол).

Галогены друг с другом образуют соединения, в молекулах к-рых содержится тем большее число атомов, чем дальше образующие их элементы отстоят в ряду галогенов напр. C1F, BrF3, IF5 и т.д.

2. Сходство и различие галогенов между собой

Сходство и различие галогенов между собой объясняются структурой их aтомов. Атомы всех галогенов во внешнем электронном слое имеют по 7 электроне до устойчивой конфигурации внешнего электронного слоя им не xватает   лишь   по   одному   электрону, к-рый они тем легче присоединяют, чем меньше радиус атома.  В связи с этим сродство галогена к электрону возрастает с уменьшением порядкового номера  галогена,  что,  напр.,  сказывавается в   реакциях   вытеснения   одного другим.  Так,  фтор  легко вытесняет хлор, бром и йод из их соединений с водородом и металлами, хлор вытесняет только бром и йод, а бром только йод. Сходство галогенов между coбой объясняется     сходной     структурой внешнего электронного слоя их атомов, различие связано с нарастанием количества промежуточных электронных слоев между ядром атома и  внешним электронным слоем (у атома фтора — 1, у хлора — 2, у брома — 3,  йода — 4 и  у астата —5).

3. Применение  галогенов в практике

Галогены находят широкое применение в практике. Все они, за исключением астата, используются для приготовления многочисленных органических и неорганических соединений; многие из них широко применяются в медицине как медикаменты и дезинфицирующие вещества. Все они, особенно хлор и йод, играют значительную роль в обмене веществ в организме человека, животных и растений. С увеличением порядкового номера галогена наблюдается повышение способности их к образованию биологически активных органических соединений.

Бром широко применяется в промышленности — в производстве антидетонаторов горючего, в органическом синтезе, в фармацевтической, фото-и кинопромышленности.

Нек-рые органические соединения брома  используют как инсектициды, а также  как эффективное огнетушащее  средство.

3.1. Использование брома в медицине

Бром (лат. Bromum)-химический элемент VII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 35, атомная масса 79,904; относится к семейству галогенов. Чистый бром - тяжелая темно-бурая жидкость, которая кипит при + 58,8^оС, а кристаллизуется при 7,2^оС.

В медицине, при лечении неврозов, истерии, бессонницы и других расстройств нервной системы, широко применяются бромиды калия, натрия, кальция и аммония, а также нек-рые органические соединения брома (напр., бромкамфора, бромизовал и др.). Чрезмерное накопление в организме бромистых солей (бромизм) вызывает кожные сыпи и угнетение нервной системы.

Бромиды – группа препаратов, содержащих бром и обладающих седативными  средствами. Бромиды легко всасываются  из кишечника в виде ионов и несмотря на низкую прникаемость через мембраны, довольно равномерно распределяются в организме. Лишь в щитовидной железе и почках они обнаруживаются в большем количестве.

Бром радиоактивный. Известно 20 радиоактивных изотопов Б. (включая изомеры) с массовыми числами от 74 до 90. Все эти изотопы коротко-живущие.

В биологии и медицине применяют гл. образом изотоп 82Вг с периодом полураспада (Tt,), равным 35,34 час. Он распадается с испусканием бета-частиц с максимальной энергией .Ёр=0,44 Мэв (100%) и гамма-излучением, содержащим 19 линий, из к-рых наиболее интенсивные 8 лежат в интервале энергий от 0,554 до 1,475   Мэв.

В целях диагностики, главным образом при исследовании обмена воды и электролитов, применяется нейтральный изотонический, апирогенный и стерильный раствор бромида натрия с удельной активностью от 0,1 до 1 мкюри/мг и радиоактивной концентрацией 1—10 мкюри/мл. Применяют также меченные 82Вг бром-сульфалеин   и   нек-рые   белки.

3.2. Использование  йода в медицине

Йод (лат. lodum)-химический элемент VII группы периодической системы Менделеева ; атомный номер 53, атомная масса 126,904.

Иод относится к семейству  галогенов. Он был открыт в 1811 г. Первооткрывателем  его стал дотоле неизвестный в  научных кругах французский химик-технолог Б. Куртуа. Куртуа получил «новое вещество... в виде черного порошка, превращающегося при нагревании в пары великолепного фиолетового цвета». Название новому элементу дал известный физик и химик Ж. Гей-Люссак. «Иоэйдас» в переводе с древнегреческого означает «фиолетовый» - по цвету паров нового вещества.

В норме в теле человека содержится приблизительно 25 мг% йода, половина этого количества накапливается в виде сложного белка — тиреоидина в щитовидной железе.

Среди препаратов йода, применяемых  в медицинской практике, различают: 1) препараты, содержащие элементарный (свободный) йод.,— р-р йода спиртовой, р-р Л юголя ; 2) препараты, способные освобождать элементарный йод.,— йодинол, йодофор, кальцийодин; 3) препараты, диссоциирующие с образованием ионов йода (йодиды),— калия йодид и натрия йодид; 4) препараты, содержащие прочно связанный йод,— йодолипол, билитраст и другие рентгеноконтрастные вещества; 5) радиоактивные препараты  йода.

Элементарный йод обладает выраженными противомикробными свойствами. По характеру противомикробного действия йода идентичено другим галогенам (хлору, брому), но вследствие меньшей летучести действует более продолжительно. Препараты, способные освобождать элементарный йод (йодоформ и др.), оказывают противомикробное действие только при контакте с тканями и микроорганизмами, вызывающими восстановление связанного йода до элементарного. В отличие от элементарного йода, йодиды практически не активны в отношении бактериальной  флоры.

Для препаратов элементарного йода характерно выраженное местнораздражающее действие на ткани. В высоких концентрациях эти препараты вызывают прижигающий эффект. Местное действие элементарного йода обусловлено его способностью осаждать тканевые белки. Препараты, отщепляющие элементарный йод, оказывают значительно менее выраженное раздражающее действие, а йодиды обладают местнораздражающими свойствами только в очень высоких концентрациях.

Характер резорбтивного  действия препаратов элементарного йода и иодидов одинаков. Наиболее выраженное влияние при резорбтивном действии препараты йода оказывают на функции щитовидной железы. В малых дозах (препарат «микройод») препараты йода тормозят функцию щитовидной железы, а в больших дозах стимулируют, участвуя в синтезе ее гормонов.